燃气基础知识课件

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1、燃气基础知识,二一年八月,曲靖市燃气有限公司2010年员工培训班（L班）课件之一（PPT文件）,燃气的定义,燃气是由多种气体组成的混合气体。 由于生产所用的原料不同及生产工艺不同，各种燃气的组成也不相同。 燃气主要由低级烃（甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯），氢气和一氧化碳等可燃组分，以及氨、硫化物、水蒸气、焦油、萘和灰尘等杂质所组成。,一、燃气种类,燃气通常由多种单一气体混合而成，其组分主要是可燃气体。可燃气体主要有碳氢化合物、氢和一氧化碳。非燃气体主要有氮气、二氧化碳和氧气。此外燃气中还含有少量的混杂气体和杂质，如水蒸气、氨、硫化氢、萘、焦油和灰尘等以及微量的惰性气体氦(He)、氩

2、（Ar）等。 氢气是焦炉燃气的主要成分。它是一种比重最轻、无色无味、很难液化的气体，其在空气或氧气中燃烧时产生淡蓝色火焰并放出大量的热。 一氧化碳是一种无色无味的有毒气体，比空气稍轻，难溶于水，不易液化。在空气中燃烧时，火焰为蓝色，产生二氧化碳并放出大量的热。当空气中一氧化碳含量达到0.1%（体积比）时，就会引起中毒。 甲烷是天然气的主要成分。它在常温下是气体，无色无味，比空气轻，微溶于水。在空气中燃烧时发出光和热。甲烷在1000C以上会分解成碳和氢气；在约-162C时，可由气体变成液体，体积可缩小约1/600倍，称为液化天然气，储存在低温储罐中。 丙烷、丙烯、丁烷、丁烯是液化石油气的主要成份

3、。这些碳氢化合物在常温常压下呈气态，供用户使用；而当压力升高或温度降低时，又很容易使它转变为液体，其体积缩小约250倍，便于运输与储存。,燃 气 的 分 类（国际）,国际煤气工业联盟于1967年在第十届国际煤气工业会议上，将煤气分为三大类： 第一类：人工煤气：华白指数：57007500；第二类：天然气：华白指数：986013850；第三类：石油气：华白指数：1850022075（石油气是指数丙烷或丁烷的混合气体）。一般炉具对气体燃料的要求华白指数波动7%。,燃 气 的 分 类（国内）,目前国内使用的城市燃气气源有天然气、液化石油气、人工煤气。我国城市燃气分类 （GB/T13611-92）对城市

4、燃气做出如下分类：人工煤气 5R 6R 7R天然气 4T 6T 10T 13T液化石油气 19Y 20Y 22Y,城市燃气,燃气可分为天然气、液化石油气、人工煤气、沼气等。天然气一般可分为气田气、油田伴生气、凝析气田气、煤层气、矿井气。人工煤气可分为：固体燃料干馏煤气、固体燃料气化煤气、油制气等。国内作为城市燃气的有天然气、液化石油气、人工煤气。,城市燃气的分类,（一）天然气（Natural Gas）,气田气：从地下开采出来的气田气为纯天然气。 石油伴生气：伴随石油开采一块出来的气体称为石油伴生气。 凝析气田气：含石油轻质馏分的气体。为方便运输，天然气经过加工还可形成凝析气田气。 煤层气：从井

5、下煤层抽出的煤矿瓦斯气。 矿井气：开采煤炭、盐等矿产时采集的气体称为矿井气。,（三）液化石油气,液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,简称LPG)是以凝析气田气、石油伴生气或炼厂气为原料，经加工而得的可燃物。 主要组分为丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。此外尚有少量戊烷及其它杂质。 气态液化石油气热值为93MJ/Nm3左右；液态液化石油气热值为46MJ/Nm3左右。,（二）人工燃气（煤制气）,气化煤气：将其原料煤或焦碳放入工业炉（发生炉、水煤气炉等）里燃烧，并通入空气、水蒸气，使其生成以一氧化碳和氢为主的可燃气体。 干馏煤气：把煤放在工业炉（焦炉和武德炉等）里隔绝空气加热，使之煤发

6、生物理化学变化的过程叫干馏。加热后提出可燃气经净化处理还可得到焦油、氨、粗苯等化工产品，炉内存有的是焦碳。,（四）人工燃气（油制气）,重油制气：也可称油制气，将原料重油放入工业炉内经压力、温度及催化剂的作用，重油即裂解，生成可燃气体，副产品有粗苯和碱渣等。,（五）生物气（沼气）,沼气各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵，在微生物作用下经生化作用产生的可燃气体，亦称生物气。 其组分为甲烷和二氧化碳，还有少量氮和一氧化碳。 热值约为22MJ/Nm3。,二、燃气的质量标准,（一）杂质的影响和有害气体的毒害作用。 （二）燃气的质量标准 1、天然气的质量指标（GB178201999） 2、人工煤气的质量指

7、标（GB1361292）3、液化石油气的质量指标（GB1117497）,（一）杂质的影响和有害气体的毒害作用。,1、焦油和粉尘：人工燃气中常带有焦油雾和尘粒，这些都易于堵塞管道和燃具。 2、萘 ：人工干馏煤气中含萘较多。燃气在管道内温度逐渐下降，当其含萘量超过饱和量时，过饱和部分的气态萘以结晶态析出。这种白色结晶沉积在管道和燃具的燃气通道中，并堵塞通道，如果与焦油和粉尘粘合，情况更严重。 3、氨：城市燃气中的氨对管道、设备和燃具有腐蚀作用，其燃烧产物NO、NO2等有害气体，影响人体健康，并污染环境。 4、一氧化碳：人工煤气中含有较多的一氧化碳。燃气燃烧烟气中也会产生一氧化碳，在燃烧不完全时会产

8、生更多的一氧化碳。 5、硫化氢：有强烈臭鸡蛋气味的无色气体，相对密度1.19，它能强烈刺激神经系统和呼吸系统。轻度中毒时，使人流泪、咳嗽、恶心、呼吸困难、头晕、头痛，严重者失去知觉甚至停止心跳。当空气中浓度为0.1%时，可使人迅速死亡。 6、甲烷、二氧化碳：基本上是无毒物质，但浓度大时可使人窒息直至昏迷、死亡。 7、烃类：浓度低时对人没什么毒害作用，但长时间吸入或浓度较大时，有刺激人的呼吸器官和麻醉作用，浓度很大时，会使人窒息、昏迷直至死亡。,（二）燃气的质量标准,1、天然气的质量指标 （GB178201999） 2、人工煤气的质量指标 （GB1361292） 3、液化石油气的质量指标 （GB

9、1117497）,三、燃气的分类（GB1361192）,（一）城市燃气的分类 表16(二)对城镇燃气的要求,（一）城市燃气的分类,城市燃气的分类 表16,（二）对城镇燃气的要求,1、燃气的成份要求稳定，燃气华白指数波动范围为5%10%；燃气燃烧特性的所有参数指标，应与用气设备燃烧性能的要求相适应。 2、杂质少，燃气质量指标必须符合标准的要求。 3、燃气热值符合要求。 4、燃气中有毒气体成份尽量减少。 5、城市燃气应具有可以察觉的臭味有毒燃气泄露到空气中，达到人体允许的有害浓度之前，应能察觉；无毒燃气泄露到空气中，达到爆炸下限的20%浓度时，应能察觉。,四、燃气的加臭,一般情况下，城镇燃气是无色

10、无味、易燃易爆的气体。在燃气泄露时，为了易于被人们发现，要求对燃气进行加臭。常用的加臭剂有乙硫醇、四氢噻酚等。城镇燃气的加臭标准：空气中的可燃气体浓度达到爆炸下限的20%前能被查觉；含有毒性气体成分的城镇燃气，空气中的毒性气体浓度达到使人中毒下限的20%前能被查觉。,五、燃气的物理性质,燃气组分中常见的某些单一气体及低级烃的基本性质,（一）平均分子量,混合气体的平均分子量可按下式计算： M=1/100(y1M1+ y2M2+ynMn) 式中：M混合气体平均分子量y1y2yn 各单一气体容积成份% M1 M2Mn各单一气体分子量,（二）平均密度和相对密度（比重）,在标准状态下（0C ，101.3

11、25 kPa），单位体积的燃气所具有的质量，称作该燃气的密度。 燃气的相对密度指单位容积的燃气所具有的密度与相同状态下空气密度的比值，即比重。比重是没有单位的无量纲值。,（三）燃气的临界参数,当温度低于某一数值时，对气体进行加压，都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论加多大压力，都不能使气体液化。气体压缩成液体的这个极限温度称为该气体的临界温度。当温度等于临界温度时，使气体液化时所必须的最低压力成为临界压力。气体的临界温度越高，越容易液化。在临界温度、临界压力时，液体与气体的密度是相等的。此时状态称为临界状态。,（四）实际气体状态方程,当燃气压力低于1MPa和温度在1020时，在工程上可

12、当作理想气体。当压力很高（如天然气的长输管线中），温度很低时，用理想气体状态方程进行计算所引起的温差将很大。实际工程中，在理想气体状态方程中引入考虑气体压缩性的压缩因子Z，可以得到实际气体状态方程。,（五）燃气的粘度,燃气是有粘滞性的，这种特性用粘度表示。气体的粘度随温度升高而增加，而液体的粘度随温度升高而降低。这是流体的粘度一方面是有分子间吸引力所引起的，另一方面也因分子不规则热运动而变换动量的结果。对于燃气，其分子间吸引力很小，温度升高则体积膨胀，对分子间吸引力的影响不大，但增大了气体分子的运动速度，于是气体层间作相对运动时产生的内摩擦力就增大，即粘度增大。流体在系统中即产生阻力而是压力逐

13、渐下降。燃气在管道输送过程中粘度对压力降起着重要的作用，是水力计算不可缺少的常数。粘度也是评价流体流动性能的参数。,（六）饱和蒸汽压,1、单一液体的饱和蒸汽压 一定温度下的液体置于密闭容器中，当单位时间由液体变为蒸汽的分子数目与由蒸汽变为液体的分子数目相等时，气液两项处于动态平衡状态，此时饱和蒸汽所呈现的压力称为饱和蒸汽压。饱和蒸汽压的大小与液体的种类、温度的高低有关。燃气的饱和蒸汽压随温度升高而增大。蒸气压与容积大小及液量多少无关。 2、混合液体的饱和蒸汽压 根据道尔顿定律，混合液体的蒸气压为其各组分蒸汽分压之和 。,（七）沸点,当液体温度升高时，液体的蒸气压也随之逐渐升高，直至其蒸气压与外

14、界压力相等，这时继续加热将使液体内部发生气化，这种现象叫沸腾。沸腾时的温度叫沸点。通常所说的沸点是指蒸气压为0.1MPa时饱和温度。 沸点温度与液体种类及外界压力有关。压力增高，沸点上升。如丙烷在0.1MPa时的沸点为-42.5C，当压力为0.8MPa时沸点上升到20C。,（八）露点,饱和蒸汽经冷却或加压，立即处于过饱和状态，当遇到接触面或凝结核便液化成露，这时的温度称为露点。露点的温度与燃气组分比例及其压力有关，燃气的压力增大，露点温度也升高。,（九）溶解度及水化物,1、燃气在水中的溶解度燃气在水中的溶解度与燃气的性质、压力及温度有关。在大多数情况下，气体的溶解度随温度的升高而降低。在一定的

15、温度条件下，燃气的溶解度一般随压力的升高而增加。2、水在液态燃气中的溶解度水在液态燃气中的溶解度与燃气的种类、温度及压力有关。一般情况下，气态燃气比液态燃气的饱和含水量要大得多。3、水化物的生成天然气和液化石油气中的水分含量超过一定值时，在一定的温度和压力条件下，水能和C1、C2、C3、C4生成结晶水化物CmHn . XH2O(对甲烷 X=67；对于乙烷 X=6；对丙烷和异丁烷 X=17)。水化物在聚集状态下是白色或带铁锈的结晶体。一般水化物类似于冰或致密白雪。他的生成会缩小管道的流通截面，堵塞管路、阀件和设备。4、防止水化物的产生 为防止在输送燃气过程中产生水化物，应使管壁温度比输送压力下燃

16、气露点温度高5C左右。,六、燃气的热力学性质 与燃烧特性,燃气的热力学性质与燃烧特性,（一）燃气的气化潜热,液态沸腾时，1kg饱和液体变成同温度的饱和蒸汽所吸收的热量称为气化潜热。蒸汽液化时放出凝结热，凝结热与在相同条件下液体汽化时吸收的气化潜热相等。气化潜热因汽化时的压力和温度而异，气化潜热与温度关系可用下式表示：R1=R2(tc-t1)/ (tc-t2)0.38 式中： R1 温度为t1C时的气化潜热（KJ/kg）R2 温度为t2C时的气化潜热（KJ/kg） tc 临界温度（C） 液体的气化潜热随着温度的升高而减少，到达临界温度时，气化潜热等于零。,（二）燃气的热值,1标米3燃气完全燃烧所放出的热量称为燃气的热值。单位：千焦/标米3热值分为高热值和低热值高热值是指1标米3燃气完全燃烧后放出热量，包括其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。低热值是指1标米3燃气完全燃烧时所放出的热量，不计烟气中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。 燃气的高热值在数值上大于其低热值，差值是烟气中所含水蒸气组分的气化潜热。高热值一般用于科研中，低热值一般用于工程应用上。,